200729_Parafuso de Arquimedes - Grupo Adiel(1)

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1 Nome dos acadêmicos 
2 Nome do Professor tutor externo 
Centro Universitário Leonardo da Vinci–UNIASSELVI–Eng. Mecânica ENM0192–Seminário Interdisciplinar – 
30/07/20 
Parafuso de Arquimedes: Transferência Volumétrica 
através de energia potencial gravitacional. 
Adiel de Oliveira Souza¹ 
Anderson Varges de Oliveira¹ 
Jose Erivan Gomes da Silva¹ 
Josimar Torres Moreno¹ 
Alexandre da Silva Freire² 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Usado como uma importante ferramenta da engenharia e áreas afins o parafuso de Arquimedes 
tem sua grande importância no mundo antigo e atual. O dispositivo consiste em transportar líquidos 
ou grânulos de um nível mais baixo para um mais alto. Para Perrone (2019), Arquimedes não foi o 
criador deste instrumento, pois alguns pesquisadores tem registros do século VI a.C. que mostram os 
egípcios fazendo uso do parafuso para irrigar os jardins suspensos. Seu título de criador veio por 
conta da introdução do equipamento na Grécia antiga e de seus vários trabalhos com a hidrodinâmica. 
Um de seus mais conhecidos feitos foi a descoberta de número π(pi) e da tão famosa palavra 
EUREKA, que após perceber que ao mergulhar um objeto na água o mesmo a fazia transbordar, então 
bolou a teria de que “Todo corpo mergulhado num fluido em repouso sofre, por parte do fluido, uma 
força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo". 
 
Com base nesse conhecimento, Arquimedes desvendou um mistério sobre a coroa do rei de 
Siracusa. Diz a história que Herão, rei de Siracusa, contratou um artesão para fabricar sua 
coroa com ouro maciço. Ao ser contratado, o rei ofereceu uma bela quantia em dinheiro e 
forneceu o ouro a ser utilizado na coroa. Após alguns dias, o artesão entregou ao rei, a sua 
tão desejada coroa. Herão recebeu a coroa, mas desconfiou se o artesão teria usado todo o 
ouro que recebera. Para ter certeza, pediu que utilizassem uma balança no intuito de registrar 
a massa da coroa. Feito o procedimento, verificou-se que a massa da coroa era igual àquela 
do ouro fornecido pelo rei. (SILVA, 2019) 
 
Como atividade para completar a disciplina de Seminário Interdisciplinar, será confeccionado 
e relatado o funcionamento de um protótipo do parafuso de Arquimedes para que possamos entender 
como acontece o transporte e fazer a correlação de como esse equipamento poderia ser usado para 
soluções em engenharia. Os equipamentos utilizados serão todos reutilizados ou destinados a 
reciclagem. 
Apesar do dispositivo ser muito antigo ele vem avançando junto com a tecnologia e continua 
sendo usado até hoje. “Ao longo da história, a bomba de parafuso evoluiu muito, com a alteração da 
força motora manual, para animal ou mecânica utilizando de cata-ventos ou rodas d’água, até motores 
modernos.” (PERRONE, 2019) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
Com grande importância histórica o parafuso pode ser aperfeiçoado e melhorado através da 
tecnologia dos dias atuais. O parafuso de Arquimedes é um equipamento de simples interpretação e 
pode ser facilmente idealizado para cumprir diferentes tarefas e pode ser usado para transportar 
líquidos e grãos de um nível menos elevado para o de maior elevação. 
 O parafuso de Arquimedes pode ser idealizado como, de acordo com os relatos clássicos, um 
dispositivo que transporta líquidos e é constituído por um eixo central inclinado e acionado por uma 
manivela instalada na ponta superior do eixo. O eixo ainda é ligado a uma chapa helicoidal que 
percorre todo seu corpo e essa chapa é isolada dentro de um cilindro para que o líquido transportado 
não passe pelas laterais. A parte inferior do equipamento fica submersa e através da manivela é feito 
o movimento rotatório contínuo para que o líquido presente possa ser transportado até a extremidade 
superior (Ribeiro, 2014). Este engenho primitivo seria movido recorrendo à força humana ou através 
de um moinho de vento. 
Posteriormente, Leonardo da Vinci (1452-1519), concebeu um parafuso semelhante ao de 
Arquimedes, sendo a hélice substituída por um tubo contínuo disposto em torno do eixo central. Na 
Holanda, os parafusos de Arquimedes foram muito utilizados em moinhos de ventos com a finalidade 
de drenar regiões que são antigos leitos oceânicos chamados de polders. 
O parafuso também é descrito como: “O aparato básico consiste de um grande parafuso 
inserido em um tubo justo. Existem outras formas simples de montar seu próprio parafuso de 
Arquimedes, como uma mangueira ao redor de um eixo, formando um tubo espiral.” (PERRONE, 
2019) 
O parafuso ainda tem que seguir algumas imposições físicas tais como descreve Perrone: 
 
A ponta inferior do mecanismo deve ser inserida no líquido a ser transportado. Ao girar o 
eixo do parafuso, o fuso empurra o material tubo acima, levando o material até a extremidade 
de saída. O fluxo de material depende da frequência de giro do fuso e da montagem 
específica, como distância de passo do fuso, inclinação do tubo e espaço interno. 
(PIERRE,2019) 
 
Segundo Gonçalves (2015) o parafuso é tratado como uma bomba hidráulica chamada de 
bomba de deslocamento positivo e transporta elementos volumétricos com uma mesma quantidade 
por vez. Ela usa gravidade e os diferentes níveis de energia potencial gravitacional para fazer a 
elevação. 
 
 
FIGURA 1: PARAFUSO DE ARQUIMEDES 
 
FONTE: ClipArt ETC 
 
 
 
 
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3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1 Materiais 
Os Materiais utilizados para a confecção do protótipo foram em sua maioria oriundos de 
objetos reutilizados e de fácil obtenção. Devido ao período de pandemia em que nos encontramos, 
materiais mais complexos não puderam ser obtidos para fazer a confecção mais detalhada. 
Os materiais utilizados foram: 
 30cm de tubo PVC de duas polegadas; 
 40 cm de mangueira transparente de 5 mm de diâmetro; 
 1m de arame fino; 
 1 rolo de tinta pequeno inutilizado; 
 2 recipientes para alojar os líquidos ou grãos; 
 1 suporte para a manivela; 
 1 recipiente graduado. 
 1 peneira 
 500g de farinha de mandioca 
 500ml de água 
 
 
 3.2 Métodos 
 
 O modelo de ferramenta escolhido para a confecção foi o mesmo idealizado por Leonardo da 
Vinci. 
Primeiro para a construção do protótipo o rolo de tinta foi adaptado retirando a parte aveludada 
e adaptando o cabo para servir de manivela e fixando com o arame na extremidade do tubo pvc. 
 
 
FOTOGRAFIA 1: MANIVELA ADAPTADA E FIXADA AO TUBO. 
 
FONTE: Autores (2020). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Em seguida a mangueira foi fixada na parte menos elevada no tubo para que seja possível 
fazer o envolvimento do tubo de forma helicoidal e fixar com o arame na parte mais elevada, tomando 
cuidado para que ela não seja obstruída e prejudique na passagem do material utilizado para fazer o 
transporte. 
 
FOTOGRAFIA 2: FIXANDO A MANGUEIRA COM O ARAME. 
 
FONTE: Autores (2020). 
 
FOTOGRAFIA 3: MANGUEIRA FIXADA DE FORMA HELICOIDAL 
 
FONTE: Autores (2020). 
 
O passo seguinte foi fixar o protótipo em uma base, no nosso caso utilizamos um ferro com 
um furo na ponta e passamos a manivela pelo furo e enterramos no chão por cima de uma grade de 
geladeira para ter mais apoio e fixação. Depois de preso foi adicionado apenas os dois recipientes nas 
duas extremidades, com a ajuda de um tijolo para aproximar o recipiente do nível mais alto. 
 
FOTOGRAFIA 4: PROTÓTIPO COMPLETO. 
 
FONTE: Autores (2020). 
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Em seguida foram iniciados os testes de transporte para ver o funcionamento do protótipo, 
utilizou-se grãos de farinha de mandioca e água em estado líquido. Para fazer os testes com a farinha 
os grãos precisaram ser tratados para que pudessem passar pelo diâmetro da mangueira e não ficasse 
entupido devido o tamanho não uniforme dos grãos. Utilizamos uma peneira com furos médios para 
uniformizar a farinha e iniciar os testes. 
 
FOTOGRAFIA 5: TRATAMENTO DA FARINHA 
 
FONTE: Autores (2020) 
 
Para os teste com a água não foram necessários tratamentos especiais, masé aconselhável que 
se faça primeiramente os testes com o grãos pois eles não se prenderão dentro da mangueira devido 
a umidade deixada pela água. O Funcionamento do protótipo pode ser visto através do seguinte 
endereço eletrônico: “https://www.youtube.com/watch?v=KvXCLCC2d4o”. 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
O desnível do equipamento foi de aproximadamente 20cm para as duas medições. 
 Ao final dos preparativos foi iniciado os testes, primeiramente com os grãos de farinha coados 
e em seguida com a água. 
Iniciou-se pondo no recipiente mais baixo uma quantidade de 500 ml de água e após 1 minuto de 
rotação do equipamento através da manivela, foi anotado os valores de quanto de água foi 
transportado de um nível para o outro sendo possível construir a tabela a seguir para a organização 
dos dados: 
 
TABELA 1: FUNCIONAMENTO COM FARINHA. (FONTE: AUTORES) 
FARINHA DE MANDIOCA 
PESO l/min DESNÍVEL 
500 kg 0,062 20 cm 
FONTE: Autores (2020). 
 
 
 
 
 
 
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Em seguida os mesmos dados foram coletados utilizando a água como material de teste e 
com o mesmo desnível o resultado dos testes são os mostrados na tabela a seguir: 
 
 
TABELA 2: FUNCIONAMENTO COM ÁGUA. 
ÁGUA 
PESO l/min DESNÍVEL 
450 kg 0,250 20 cm 
FONTE: Autores (2020). 
 
 
5. CONCLUSÃO 
Visto como fazer o transporte de líquido e grãos através do Parafuso de Arquimedes, torna-se 
possível associar seu funcionamento com soluções em engenharia. Através de uma modernização e 
adicionando a tecnologia de motores, o dispositivo torna-se muito mais eficiente podendo ser 
utilizado para fazer escavações utilizando seu princípio de que a terra presente no fundo dos buracos 
passa pelo corpo do parafuso e não ocupa espaço da broca. Pode ser utilizado também para limpar 
locais alagados ou irrigar plantações em um nível mais alto e próximas a leitos de rios. Um grande 
uso também pode-se observar é na separação de grãos visto que o parafuso só faz o transporte de 
determinados diâmetros de grãos por vez. 
Conclui-se que o parafuso foi muito importante para o desenvolvimento das civilizações 
antigas e continua tendo sua importância nos dias atuais e com a ajuda da tecnologia possui uma 
infinidade de novas aplicações voltados para a engenharia. 
 
REFERÊNCIAS 
CLIPART, ETC. Archimedean Screw. Disponível em: 
<https://etc.usf.edu/clipart/15000/15042/archimedean_15042.htm>. Acesso em: 22 de setembro de 
2020. 
GONÇALVES, Nádia Rute. Arejamento Colateral de Águas Residuais em Sistemas de Elevação 
por Parafusos de Arquimedes. Disponível em: 
<https://run.unl.pt/bitstream/10362/16363/1/Goncalves_2015.pdf>. Acesso em: 15 de julho de 2020. 
PERRONE, Gabriel Cury. Parafuso de Arquimedes, Disponível em: 
<https://www.ufrgs.br/amlef/2019/12/01/parafuso-de-arquimedes/>. Acesso em: 16 de julho de 
2020. 
 
RIBEIRO, J. T. G. (2014). Sistemas Elevatórios de Águas Residuais em Edifícios. Dissertação de 
Mestrado. Lisboa: Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa. pp 4 -10. 
SILVA, Marcos Noé Pedro da. A descoberta de Arquimedes. Disponível em: 
<https://mundoeducacao.uol.com.br/matematica/a-descoberta-arquimedes.htm>. Acesso em: 21 de 
julho de 2020.